高中化学_专题 燃料电池教学课件设计
合集下载
燃料电池讲解：PPT课件
ห้องสมุดไป่ตู้ 二、
一、制作氢氧燃料电池的设想
燃料电池是一种新型的化学电源， 是现在最引人注目的能源装置之一，是 高中化学教材新增添的学习内容。但教 材没有安排燃料电池的演示实验和学生 实验。因此我们就想自己研制燃料电池。 我们首先查阅了大量的有关燃料电池的 资料，做了大量的实验，通过不断改进， 最终研制出了一种不需用贵重金属的简 易氢氧燃料电池。
正 极
燃料电池由正极、 负极和离子导电的电 解质构成，其工作原 理与普通电化学电池 类似，燃料在负极氧 化，氧化剂在正极还 原，电子从负极通过 负载流向正极构成电 回路，产生电流。
四、氢氧燃料电池的工作原理
A
2e
-
2e
-
氢气
H+
H+
OH OH -
氧气
H2O 负极 正极
五、氢氧燃料电池的装置
石墨电极均为普通1号干电池的碳棒, 电 解槽为化学实验室盛装石蕊试纸的塑料盒。
二、燃料电池的定义
燃料电池是一种能够持续的 通过发生在正极和负极的氧化还 原反应将化学能转化为电能的能 量转换装置。燃料电池与常规电 池的区别在于，它工作时需要连 续不断地向电池内输入燃料和氧 化剂，只要持续供应，燃料电池 就会不断提供电能。
三、燃料电池的工作原理
燃料 导电离子 氧化剂
负 极 电 解 质
电子钟
（+）O2+ 4e- + 4H+= 2H2O
可走数十 分钟
（-）2H2-4e- + 4OH- = 4H2O
电解槽
Na2SO4 溶液
石墨电极
七、氢氧燃料电池带动小电器
电池中附有氧气的碳棒为正极，附有氧 气的碳棒为正极。
高中化学_基于核心素养下的燃料电池教学课件设计
①若A为SO2，B为O2，C为H2SO4，则负极的 电极反应式为
2H2O+SO2 + 2e- =SO42-+4H+ ②若A为NH3，B为O2，C为HNO3，则正极的
电极反应式为 O2 +4e- + 4H+ = 2H2O
（2）右图为H2S燃料电池的示意图。
总反应方程式为 2H2S+O2=2H2O+S2 负极的电极反应式为 2H2S - 4e- =S2+ 4H+
❖ 若维持电流强度为1A,电池工作10min，理论消耗二 甲醚 0.0057 或1/1930 mol。（已知 F=96500C/mol）
❖ 总结：
❖ 变式3、尾气中的碳氢化合物含有甲烷，其在排气管的催化 转化器中可发生如下反应CH4(g)+H20（1）=CO(g)+3H2 (g) △H=+250.1 kJ/mol。已知CO(g)、H2 (g)的燃烧热依次 为283.0kJ/mol、285.8 kJ/mol，请写出表示甲烷燃烧热的 热化学方程式
反应还原反应 (2)a极的反应式 N2H4 - 4e- + 4OH- =N2 +2H2O (3)放电时，电流从 b 极经过负载流向 a 极
燃料电池电极反应式的书写步骤
常见的电解质
H+、OH- 、CO32- 、O2-
变式1、。 （1）利用电化学原理将CO、NH3转 化为重要化工原料，装置如图所示：
课堂总结
课后作业
完成拓展提高的内容并制作一个简单的 燃料电池。
（3）当左室有4.48L(标准状况下)CO2生成时，右室 产或生右的）N，2移为动0数.0目8 m为ol0，.8中NA间室Na+移向 右 室（左
2H2O+SO2 + 2e- =SO42-+4H+ ②若A为NH3，B为O2，C为HNO3，则正极的
电极反应式为 O2 +4e- + 4H+ = 2H2O
（2）右图为H2S燃料电池的示意图。
总反应方程式为 2H2S+O2=2H2O+S2 负极的电极反应式为 2H2S - 4e- =S2+ 4H+
❖ 若维持电流强度为1A,电池工作10min，理论消耗二 甲醚 0.0057 或1/1930 mol。（已知 F=96500C/mol）
❖ 总结：
❖ 变式3、尾气中的碳氢化合物含有甲烷，其在排气管的催化 转化器中可发生如下反应CH4(g)+H20（1）=CO(g)+3H2 (g) △H=+250.1 kJ/mol。已知CO(g)、H2 (g)的燃烧热依次 为283.0kJ/mol、285.8 kJ/mol，请写出表示甲烷燃烧热的 热化学方程式
反应还原反应 (2)a极的反应式 N2H4 - 4e- + 4OH- =N2 +2H2O (3)放电时，电流从 b 极经过负载流向 a 极
燃料电池电极反应式的书写步骤
常见的电解质
H+、OH- 、CO32- 、O2-
变式1、。 （1）利用电化学原理将CO、NH3转 化为重要化工原料，装置如图所示：
课堂总结
课后作业
完成拓展提高的内容并制作一个简单的 燃料电池。
（3）当左室有4.48L(标准状况下)CO2生成时，右室 产或生右的）N，2移为动0数.0目8 m为ol0，.8中NA间室Na+移向 右 室（左
【课件】第3课时 常见化学电源(二)——燃料电池课件高二化学人教版(2019)选择性必修1
二、 常见有机物燃料电池、熔融氧化物(盐)燃料电池的种类及工作原理
探究思考 甲烷燃料电池成本远低于以氢气为燃料的传统燃料电池。
试写出甲烷分别在酸性、碱性介质中的电极反应式以及总反应式
二、 常见有机物燃料电池、熔融氧化物(盐)燃料电池的种类及工作原理
1. 甲烷燃料电池
(1)在酸性介质中 负极：_C_H__4＋__2_H__2_O_－__8_e_－_=_=_=_C__O_2_＋__8_H_＋__；正极：_2_O__2＋__8_H__＋_＋__8_e_－_=_=__=_4_H_2_O_； 总反应式：___C_H__4＋__2_O__2_=_=_=_C_O__2＋__2_H__2O____________。 (2)在碱性介质中 负极：C_H__4_＋__1_0_O_H_－__－__8_e_－_=_=_=_C__O_32_−_＋__7_H_2_O_；正极：_2_O__2_＋__8_H_＋_＋__8_e_－__=_=_=_4_H_2_O__； 总反应式：__C_H__4_＋__2_O_2_＋__2_O_H__－_=_=_=_C_O__32_−_＋__3_H_2_O____。
第四章 化学反应与电能
第一节 原电池
第3课时 常见化学电源(二)——形形色色的燃料电池
1.了解常见的氢氧燃料电池的种类，能正确书写电极反应式(重点)。 2.了解气体燃料电池的工作原理(难点)。
新课导入
电解水可得到氢气和氧气，依据能量守恒推测：氢气与氧气反应 由化学能转化为电能的过程也可能实现。这一过程能否实现呢? 是怎样发生的呢?
总反应式－正极反应式 = 负极反应式
二、 常见有机物燃料电池、熔融氧化物(盐)燃料电池的种类及工作原理
3. 熔融碳酸盐燃料电池
工作原理示意如图所示。
化学人教版(2019)选择性必修1 4.1.3化学电源--燃料电池(共22张ppt)
总反应式：__C_H_4_+__2_O__2_+_2_O__H__- _=_C__O_3_2_- +_。3H2O
【牛刀小试】
1. 以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写
(3)固体电解质(高温下能传导O2－)
总反应式：_C__H_4_＋__2__O_2__=_C__O__2_＋__2_H__2_O_______；
负极： H2－2e－ ＋CO32- = H2O＋CO2
正极： O2＋4e－ ＋2CO2 = 2CO32-
三、燃料电池电极反应式的书写
燃料电池的正、负极均为惰性电池，起传导电子的作用，电极材料 一般不参与反应。 1.正极反应式的书写：
正极发生还原反应，通入气体一般为O2。 O2→O2-，根据电解质溶液不同，分为以下几种情况： ①酸性溶液： 生成的O2-与H+结合生成水，
其电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O ②碱性及中性溶液：O2-与H2O结合，生成OH-，
其电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-
③熔融碳酸盐中：O2-与CO32-不能结合，只能和CO2结合生成CO32-， 其电极反应式为：O2+2CO2+4e-=2CO32-
④允许O2-通过的高温固体：O2+4e-=2O2-
负极反应式 = 总反应 - 正极反应式
【牛刀小试】
甲烷燃料电池成本远低于以氢气为燃料的燃料电池。
1. 以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书 写方法。
(1)在酸性介质中 负极：C_H__4_+__2_H_2_O__-_8_e_－__=_C__O_2_+ 8H＋ ；正极：2O_2_+__8_H_＋__+__8_e_－_=__4_H__2O_；
《燃料电池》课件
《燃料电池》PPT课件
这是《燃料电池》PPT课件，通过本课件，你将了解燃料电池的定义、工作原 理、构成、应用以及未来发展和趋势。让我们一起探索这个令人兴奋的领域 吧！
什么是燃料电池
燃料电池的定义
燃料电池是一种将化学能直接 转化为电能的装置，通过电化 学反应实现电能的产生。
燃料电池的工作原理
燃料电池通过氧化还原反应将 燃料（如氢气）和氧气在电解 质中进行电化学反应，产生电 能。
燃料电池的优缺点
燃料电池具有高效能源转化、环 保、低噪音等优点，但成本和氢 气供应等问题仍需解决。
燃料电池的应用
1
燃料电池在交通运输领域的应用
燃料电池汽车逐渐成为替代传统燃油汽车的绿色交通选择，减少尾气排放。
2
燃料电池在能源领域的应用
燃料电池可以作为一种清洁的能源来源，在无电网的地区提供电力供应。
3
燃料电池在军事领域的应用
燃料电池系统可以为军事设备提供可靠的能源支持，降低依赖传统燃油的风险。
燃料电池的未来发展与趋势
燃料电池技术的发展历程
燃料电池技术经过多年的研发和改 进，取得了巨大继续朝着高效、便携、 可再生能源和可持续发展的方向发 展。
燃料电池未来的应用前景
燃料电池有望在交通运输、能源供 应等领域发挥更大的作用，推动可 持续发展。
感谢阅读
通过本《燃料电池》PPT课件，希望您对燃料电池有了更深入的了解。谢谢！
燃料电池种类介绍
常见的燃料电池类型有聚合物 电解质燃料电池（PEMFC）、 固体氧化物燃料电池（SOFC） 等。
燃料电池的构成
燃料电池的主要组成 部分
燃料电池由氢气供应系统、氧气 供应系统、电解质、电极和电流 收集系统等组成。
这是《燃料电池》PPT课件，通过本课件，你将了解燃料电池的定义、工作原 理、构成、应用以及未来发展和趋势。让我们一起探索这个令人兴奋的领域 吧！
什么是燃料电池
燃料电池的定义
燃料电池是一种将化学能直接 转化为电能的装置，通过电化 学反应实现电能的产生。
燃料电池的工作原理
燃料电池通过氧化还原反应将 燃料（如氢气）和氧气在电解 质中进行电化学反应，产生电 能。
燃料电池的优缺点
燃料电池具有高效能源转化、环 保、低噪音等优点，但成本和氢 气供应等问题仍需解决。
燃料电池的应用
1
燃料电池在交通运输领域的应用
燃料电池汽车逐渐成为替代传统燃油汽车的绿色交通选择，减少尾气排放。
2
燃料电池在能源领域的应用
燃料电池可以作为一种清洁的能源来源，在无电网的地区提供电力供应。
3
燃料电池在军事领域的应用
燃料电池系统可以为军事设备提供可靠的能源支持，降低依赖传统燃油的风险。
燃料电池的未来发展与趋势
燃料电池技术的发展历程
燃料电池技术经过多年的研发和改 进，取得了巨大继续朝着高效、便携、 可再生能源和可持续发展的方向发 展。
燃料电池未来的应用前景
燃料电池有望在交通运输、能源供 应等领域发挥更大的作用，推动可 持续发展。
感谢阅读
通过本《燃料电池》PPT课件，希望您对燃料电池有了更深入的了解。谢谢！
燃料电池种类介绍
常见的燃料电池类型有聚合物 电解质燃料电池（PEMFC）、 固体氧化物燃料电池（SOFC） 等。
燃料电池的构成
燃料电池的主要组成 部分
燃料电池由氢气供应系统、氧气 供应系统、电解质、电极和电流 收集系统等组成。
教学课件 人教版高中化学 选择性必修1 第四章 实验活动5 制作简单的燃料电池
问题和讨论:列表比较氢氧燃料电池的工作原理和电解水的原理
氢氧燃料电池
电解水
能量
装置
电极反应式
电子流向
离子流向
反应类型
问题和讨论:列表比较氢氧燃料电池的工作原理和电解水的原理
氢氧燃料电池
电解水
能量
装置
电极反应式
电子流向
离子流向
反应类型
联系实际
为什么燃料电池的供电量易于调节？
为什么它不需要很长的充电时间？
滴入1～2滴酚酞溶液。在 U形管的两边分别插入一 根石墨棒，并用鳄鱼夹、 导线连接电源。闭合K1，
阴极：
产生气泡,电极 附近溶液变红 色
接通直流电源开始电解。
阳极产生 O2 ；
电极反应：
2H2O-4eO2↑+4H+
阴极产生 H2 ；
电极反应：
4H2O+4e2H2↑+4OH-
实验记录
实验 实验装置 步骤
• 5.科学家预言，燃料电池将是21世纪获得电力的重要途径，美国已计划将甲醇燃料电 池用于军事。一种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂，在稀硫酸电解质 中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。回答下列问题： (1)这种电池放电时发生的化学反应方程式：_________。 (2)此电池的正极发生的电极反应：________，负极发生的电极反应：________。 (3)电解液中H+向___极移动，向外电路释放电子的电极是_____。 (4)使用该燃料电池的另一个好处是________。
随堂练习
【答案】1.B 2.A 3.B 4.D • 5. （1）2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O
（2）3O2+12H++12e-=6H2O 2CH3OH+2H2O-12e-=2CO2+12H+ 正 负极 对环境无污染
高中化学《燃料电池实验》精品说课课件
3，通过学生的讨论，得出课本该燃料电 池的几个缺点：如通入氢气，氧气比较麻 烦；质子交换膜实验室不易得到；氢气和 氧气在碳棒上不易聚集，产生的电流可能 很小等（该结论不易得出，可由老师给 出）。
4，学生讨论设计更好的实验方案。（老 师给一些提示：比如碳棒可以用很多铅笔 芯代替以增加接触面积，为防止气体逸出 可以用棉花包裹或者用笔套套住等）
燃料电池实验
说课
目录
教学目标 内容设计 实验方法设计 教学过程设计 教学反思 自我评价
实验教学目标
人教版选修4第四章第二节《化学电源》（77页）这一节内容中， 设计了一个氢氧燃料电池装置。该装置图如下图所示
▪ 缺点：
该装置在课堂教学过程中可操作性不强，需要制 取氢气，氧气，很麻烦，而且氢气，氧气在碳棒 上不容易聚集，产生的电流很微弱。一般只能作 为理论解释，不能实际操作。
2，通过预阅读课本相关内容，分组讨论并回答
？问题2：燃料电池的工作原理是怎样 的？外电路中电子，内电路中阴阳离子 的流动方向是怎样的？
？问题3：写出该燃料电池的正负极电极 反应式？
？问题4：按照课本图4-6完成该实验，在 我们现有实验条件下你认为有什么困难吗？ 你能设计一个更好的实验方案来验证验证 燃料电池的工作原理吗？
▪ 按图连接好装置，电解约一分钟，可以看到笔套分别产生大量氢气，
氧气，拿掉电池，测量该燃料电池的电压约为1.4V，若接通电子贺卡
可以清楚的听到音乐声。
教学过程设计
▪ 1，回顾原电池的相关知识，主要是原电池
的构成条件，正负极的特点等。
？问题1：原电池的构成条件之一是有两
个活性不同的电极，那么如果两个电极的 活性一样是否就一定不能构成原电池呢？ （通过问题引起学生思考，讨论）
燃料电池+课件2022-2023学年高二上学期化学苏教版(2019)选择性必修一
交流讨论
结合实验现象，思考下列问题。 (1)连接二极管时，如何判断燃料电池的正、负极？
接通学生电源，两端产生氢气和氧气的体积比为2∶1，由于氢气的体积大， 玻璃导管内的液柱先溢出，作燃料电池的负极。 (2)什么现象可以证明处于不同电极的氢气和氧气发生了反应？ 二极管发光。
批判性思维
我国火力发电供热用煤占全国煤炭生产总量的50%左右，发电效率约40%。同时， 全国大约90%的二氧化硫和80%的二氧化碳的排放量也是由煤燃烧产生的。 目前，我国正在开展整体煤气化熔融碳酸盐燃料电池( IG-MCFC)发电系统的开发 研究，将燃料电池发电技术与整体煤气化联合循环(IGCC)发电技术相结合，该技 术是21世纪洁净煤发电技术的一个重要方向。
方法导引
燃料电池电极反应式的书写方法
以CH4碱性(KOH溶液)燃料电池负极反应式为例：
第一步 确定生成物 CH4―O―→2 HCO2O2―K―O―→H CO23－＋H2O
燃料
e﹣
O2
第二步 确定电子转移和变价元素原子守恒
－4
＋4
C H4－8e－―→ C O23－＋H2O
负极
正极
第三步 第四步
依据电解质性质，用OH－使电荷守恒 CH4－8e－＋10OH－―→CO23－＋H2O 依据氢原子守恒配平H2O的化学计量数
请查阅有关资料和数据，从能量转化、资源 的合理利用、环境保护等角度说明该技术发 展在解决能源问题中发挥的重要作用。
化学·生活
废电池的危害与回收利用
废弃电池中的汞在微生物的作用下，无机汞可以转化成甲基汞， 甲基汞能严重破坏人的神经系统，重者会发疯致死。著名的日 本水俣病就是甲基汞所致。镉能使人的肝和肾受损，也会引起 骨质松软，重者造成骨骼变形。汽车废电池中含有酸和重金属 铅，泄漏到自然界可引起土壤和水源污染，最终对人造成危害。
2024年新教材高中化学第四章化学反应与电能实验活动5制作简单的燃料电池课件新人教版选择性必修1
合作探究 释疑解惑
探究任务 氢氧燃料电池的工作原理
燃料电池是一种与其他化学电源不同的特殊电源,其特殊之处就是燃料 和氧化剂不是储存在电池内部,而是由外部连续供给到电极上进行反应,生 成物不断地被排出,可连续不断地提供电能。燃料电池将化学能转化为电 能的效率很高,可达80%以上。
根据电解质的不同,燃料电池又可进一步分为酸性燃料电池、碱性燃料 电池、熔融碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池等。本实验中以氢氧
2.本实验可使用哪些溶液代替 Na2SO4溶液实现电解水? 提示:用惰性电极电解强碱溶液(如NaOH溶液)、无机含氧酸溶液(如稀 硫酸)、活泼金属的含氧酸盐溶液(如KNO3溶液)等,其本质都是电解水。
3.本实验电解水时的电极反应式是什么? 提示:电解水的过程和氢氧燃料电池放电的过程刚好相反,其电极反应式 也相反。电解水时的阳极反应:2H2O-4e-══4H++O2↑,阴极反应:H2O+2e══H2↑+2OH-。
第四章 实验活动5 自主预习 新知导学
索
引
02 合作探究 释疑解惑
课标定位素养阐释
1.知道燃料电池的工作原理。 2.能说出化学能转化为电能的意义。 3.能利用燃烧反应设计燃料电池。
自主预习 新知导学
【实验目的】 1.理解燃料电池的工作原理。 2.设计和制作一个氢氧燃料电池。 【实验用品】 U形管、石墨棒(已活化)、3~6 V的直流电源、鳄鱼夹、导线和开关、 电流表。 1 mol·L-1 Na2SO4溶液、酚酞溶液。
【实验步骤】 1.电解水。 在U形管中注入1 mol·L-1 Na2SO4溶液,再 滴入2滴酚酞溶液。在U形管的两边分别插 入一根石墨棒,并用鳄鱼夹、导线连接直流 电源。闭合K1。此时可观察到:两个石墨棒 上都有气泡附着,U形管右侧溶液变为红色。 2.制作一个氢氧燃料电池。 当电解水进行2 min后,打开K1,断开直流电源,将两根石墨棒用导线分别 与电流表连接,闭合K2,观察到电流表指针发生偏转。
燃料电池课件PPT(47页)
采用非铂系催化剂
化学性质稳定
缺点：
氧化剂中必须不含有CO2。 燃料中必须不含CO2 电池电化学反应生成的水必须及时排出，维持水
平衡。
磷酸盐燃料电池（PAFC)
PAFC 是一种以磷酸为电解质的燃料电池 。 PAFC采用重整天然气作燃料，空气作氧化剂， 浸有浓磷酸的SiC 微孔膜作电解质 ， Pt/C 作 催化剂 ，工作温度 200℃ 。
具体做法是将全氟磺酸树脂玻璃化温度下施加一定压力，将以加入全氟磺酸树脂的氢电极（ 阳极 ）、隔膜( 全氟磺酸型质 子交换膜) 和 已加入全氟磺酸树脂的氧电极（阴极）压和在一起，形成了电极-膜-电极三合一组 件 ，
200℃左右 ，能量 SOFC的电解质是固体氧化物 ， 如 ZrO2 、 Bi2O3 等 ， 其阳 极是Ni-YSZ陶瓷 ， 阴 极目前主要采用 锰酸镧 (LSM，La1-xSrxMnO3 ) 材料。
碱性燃料电池的工作温度大约80℃。
碱性燃料电池工作示意图
AFC电极的制备工艺
AFC的电极设计要求电极具有高度稳定性的气、液、 固三相界面。
双孔结构电极 电极分两层，粗孔层和细孔层，粗孔层与 气室相连，细孔层与电解质接触。电极工作时，粗孔层 内充满反应气体，细孔层内填满电解液。细 孔层的电解 液浸润粗孔层，液气界面形成并发生电化学反应，离子 和水在电解液中传递，而电子则在构成粗孔层和细孔层 的合金骨架内传导 。
黏结型电极 是将亲水的导电体（ 如电催化剂材料铂 ／ 碳 ）与具有粘结能力的防水剂 （ 如聚四氟乙烯乳液 ） 按比例混合制成电极。 它在微观尺度上是相互交错的两 相体系，由防水剂构成的疏水网络为反应气体提供内部 的扩散通道；由电催化剂构成 的亲水网络可以被电解液 充满浸润，它为水和OH- 提供通道的同时，也为电子的 传导提供通道。
化学性质稳定
缺点：
氧化剂中必须不含有CO2。 燃料中必须不含CO2 电池电化学反应生成的水必须及时排出，维持水
平衡。
磷酸盐燃料电池（PAFC)
PAFC 是一种以磷酸为电解质的燃料电池 。 PAFC采用重整天然气作燃料，空气作氧化剂， 浸有浓磷酸的SiC 微孔膜作电解质 ， Pt/C 作 催化剂 ，工作温度 200℃ 。
具体做法是将全氟磺酸树脂玻璃化温度下施加一定压力，将以加入全氟磺酸树脂的氢电极（ 阳极 ）、隔膜( 全氟磺酸型质 子交换膜) 和 已加入全氟磺酸树脂的氧电极（阴极）压和在一起，形成了电极-膜-电极三合一组 件 ，
200℃左右 ，能量 SOFC的电解质是固体氧化物 ， 如 ZrO2 、 Bi2O3 等 ， 其阳 极是Ni-YSZ陶瓷 ， 阴 极目前主要采用 锰酸镧 (LSM，La1-xSrxMnO3 ) 材料。
碱性燃料电池的工作温度大约80℃。
碱性燃料电池工作示意图
AFC电极的制备工艺
AFC的电极设计要求电极具有高度稳定性的气、液、 固三相界面。
双孔结构电极 电极分两层，粗孔层和细孔层，粗孔层与 气室相连，细孔层与电解质接触。电极工作时，粗孔层 内充满反应气体，细孔层内填满电解液。细 孔层的电解 液浸润粗孔层，液气界面形成并发生电化学反应，离子 和水在电解液中传递，而电子则在构成粗孔层和细孔层 的合金骨架内传导 。
黏结型电极 是将亲水的导电体（ 如电催化剂材料铂 ／ 碳 ）与具有粘结能力的防水剂 （ 如聚四氟乙烯乳液 ） 按比例混合制成电极。 它在微观尺度上是相互交错的两 相体系，由防水剂构成的疏水网络为反应气体提供内部 的扩散通道；由电催化剂构成 的亲水网络可以被电解液 充满浸润，它为水和OH- 提供通道的同时，也为电子的 传导提供通道。
教学课件 人教版高中化学 选择性必修一 第四章 第一节 第三课时 燃料电池
燃料电池
二、燃料电池类型 版权声明 感谢您下载平台上提供的PPT作品， 为了您 和熊猫 办公以 及原创 作者的 利益， 请勿复 制、传 播、销 售，否 则将承 担法律 责任！ 熊猫办 公将对 作品进 行维权 ，按照 传播下 载次数 进行十 倍的索 取赔偿 ！ 1.在熊猫办公出售的PPT 模板是免版 税类（R F：Ro yalty-Fr e e ） 正版受 《中国 人民共 和国著 作法》 和《世 界版权 公约》 的保护 ，作品 的所有 权、版 权和著 作权归 熊猫办 公所有 ，您下 载的是 P PT 模 板素材 的使用 权。 2.不得将熊猫办公的PPT模板、PPT 素材， 本身用 于再出 售，或 者出租 、出借 、转让 、分销 、发布 或者作 为礼物 供他人 使用， 不得转 授权、 出卖、 转让本 协议或 者本协 议中的 权利。
1.氢氧燃料电池
电池总反应：2H2+O2=2H2O
负极(Pt)：2H2-4e-+4OH-=4H2O 正极(Pt)：O2+ 2H2O +4e-= 4OH-
OH-定向移动到负极， 在正极生成， 在负极消耗
燃料电池
燃料电池的规律 版权声明
感谢您下载平台上提供的PPT作品， 为了您 和熊猫 办公以 及原创 作者的 利益， 请勿复 制、传 播、销 售，否 则将承 担法律 责任！ 熊猫办 公将对 作品进 行维权 ，按照 传播下 载次数 进行十 倍的索 取赔偿 ！ 1.在熊猫办公出售的PPT 模板是免版 税类（R F：Ro yalty-Fr e e ） 正版受 《中国 人民共 和国著 作法》 和《世 界版权 公约》 的保护 ，作品 的所有 权、版 权和著 作权归 熊猫办 公所有 ，您下 载的是 P PT 模 板素材 的使用 权。 2.不得将熊猫办公的PPT模板、PPT 素材， 本身用 于再出 售，或 者出租 、出借 、转让 、分销 、发布 或者作 为礼物 供他人 使用， 不得转 授权、 出卖、 转让本 协议或 者本协 议中的 权利。
苏教版高中化学选择性必修1化学反应原理精品课件 第二单元 化学能与电能的转化-第3课时 燃料电池
D
01 考点一 燃料电池
知新
一、氢氧燃料电池
1.燃料电池 （1）定义:利用燃料和氧化剂之间发生的_氧__化__还__原__反__应___,将_化__学__能___直接转化为 _电__能___的化学电池。 （2）优点:能连续不断地提供电能。
2.氢氧燃料电池 （1）基本构造
碱性氢氧燃料电池的原理示意图
名称 电解质溶液
氢氧燃 料电池
稀硫酸
甲烷燃 料电池
电极反应式和总反应
名称 电解质溶液 甲醇燃 料电池肼燃料 电池电极反应式和总反应续表
致用
C
B
02 考点二 燃料电池电极反应式的书写
知新
1.燃料电池电极反应式书写的间接方法
致用
1.一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如图所示。下列有关该电池的说法正确的是 (D )
（2）工作原理 氢氧燃料电池用多孔金属作电极,不断充入的氢气和氧气,分别在两极发生_氧__化___反应 和_还__原___反应。其反应表示如下:
种类 负极反应
__________________________
正极反应
_________________________
总反应
二、制作简单的燃料电池
专题1 化学反应与能量变化
第二单元 化学能与电能的转化
第3课时 燃料电池
1 考点一 燃料电池 2 考点二 燃料电池电极反应式的书写
素 1.能基于原电池装置的认知模型分析陌生的化学电池,设计简单的燃料电池,实现 养 能量转化,培养证据推理和模型认知的化学核心素养。 目 2.能分析、评价实际生产和生活中的能量转化现象,并能从能源利用率、环境保 标 护等角度综合考虑,培养科学态度与社会责任的化学核心素养。
高二化学选择性必修课件燃料电池
特点
PEMFC具有高效率、低噪音、零排放等优点。它可以在较低的温度下快速启动并具有较高的功率密度。 此外，PEMFC对燃料的纯度要求不高可以使用重整气或天然气等作为燃料来源。
05
实验操作演示与注意事项
实验器材准备和检查
01
02
03
04
燃料电池模型
确保模型完整无损，电极、电 解质等各部分正常。
电源和电压表
优缺点分析比较
优点总结
燃料电池具有能量转换效率高、污染小、噪音低、燃料来源广泛等优点。同时，不同类型 的燃料电池还具有各自独特的优点，如固体氧化物燃料电池（SOFC）可在高温下工作， 适用于大型电站等领域。
缺点分析
燃料电池的缺点主要包括成本高、寿命有限、对燃料和氧化剂纯度要求高等。此外，不同 类型的燃料电池还存在一些特定的缺点，如碱性燃料电池（AFC）需要使用贵金属催化剂 等。
提供稳定的电源，并配备合适 的电压表以监测电压变化。
实验气体
如氢气、氧气等，确保气体纯 度高，无杂质。
连接线路和开关
确保连接线路畅通，开关灵活 可靠。
实验步骤详细指导
组装燃料电池模型
按照模型说明书正确组装电池各部分 ，确保电极间距、电解质浓度等参数 符合要求。
气体通入与密封性检查
将实验气体通入电池模型，检查各接 口密封性，确保无气体泄漏。
气体泄漏应急处理
电源安全
如发现气体泄漏，应立即关闭气源，迅速 撤离现场，并报告老师或实验室管理员进 行处置。
确保电源稳定可靠，避免短路或过载等情 况发生。如遇电源故障，应立即切断电源 并寻求专业人员帮助。
06
环保意义及未来发展趋势 预测
环保意义阐述
清洁能源转化
燃料电池能将氢气和氧气转化为电能和水，过程中不产生温室气 体和其他有害物质，实现清洁能源的高效转化。
PEMFC具有高效率、低噪音、零排放等优点。它可以在较低的温度下快速启动并具有较高的功率密度。 此外，PEMFC对燃料的纯度要求不高可以使用重整气或天然气等作为燃料来源。
05
实验操作演示与注意事项
实验器材准备和检查
01
02
03
04
燃料电池模型
确保模型完整无损，电极、电 解质等各部分正常。
电源和电压表
优缺点分析比较
优点总结
燃料电池具有能量转换效率高、污染小、噪音低、燃料来源广泛等优点。同时，不同类型 的燃料电池还具有各自独特的优点，如固体氧化物燃料电池（SOFC）可在高温下工作， 适用于大型电站等领域。
缺点分析
燃料电池的缺点主要包括成本高、寿命有限、对燃料和氧化剂纯度要求高等。此外，不同 类型的燃料电池还存在一些特定的缺点，如碱性燃料电池（AFC）需要使用贵金属催化剂 等。
提供稳定的电源，并配备合适 的电压表以监测电压变化。
实验气体
如氢气、氧气等，确保气体纯 度高，无杂质。
连接线路和开关
确保连接线路畅通，开关灵活 可靠。
实验步骤详细指导
组装燃料电池模型
按照模型说明书正确组装电池各部分 ，确保电极间距、电解质浓度等参数 符合要求。
气体通入与密封性检查
将实验气体通入电池模型，检查各接 口密封性，确保无气体泄漏。
气体泄漏应急处理
电源安全
如发现气体泄漏，应立即关闭气源，迅速 撤离现场，并报告老师或实验室管理员进 行处置。
确保电源稳定可靠，避免短路或过载等情 况发生。如遇电源故障，应立即切断电源 并寻求专业人员帮助。
06
环保意义及未来发展趋势 预测
环保意义阐述
清洁能源转化
燃料电池能将氢气和氧气转化为电能和水，过程中不产生温室气 体和其他有害物质，实现清洁能源的高效转化。
《燃料电池》教学设计
高三化学专题复习课－《燃料电池》教学设计考纲 1. 了解原电池原理，能写出电池 1. 进一步了解原电池原理，能写出电极课标反应方程式。
和电池反应方程式。
要求 2. 了解化学电源的种类及其工作 2. 了解化学电源的种类及其工作原理，原理。
知道它们在生产、生活和国防中的实际应用教学目标教学重点教学难点教学方法板书设计一、知识与技能：通过原电池工作原理，抓住氧化还原反应是化学电源工作原理的本质，能正确判断燃料电池的正负极并书写其电极方程式。
二、过程与方法：通过对液态燃料电池和固态燃料电池原理研究，让学生能够归纳总结出燃料电池的电极方程式的方法。
培养学生的迁移能力和分析能力。
三、情感与价值观：通过对学生的分析问题和解决问题的能力培养，使学生的思维迁移能力充分的锻炼与提高。
同时培养学生建立绿色化学思想。
燃料电池的工作原理的分析和电极方程式书写燃料电池的电极方程式书写讨论、归纳、总结法燃料电池方法： 1. 判断正、负极 2.兼顾电解质，确定产物 3.守恒一、液态燃料电池二、固体燃料电池（酸性）（H+）负极： 2H- 4e-= 4H+负极： 2H 2 - 4e-=4H++-O+-（碱222性）2-）（ O--=4H2O负极： 2H2 -4e-2－负极： 2H+4OH - 4e+2O = 2H 2O正极： O2+2 H 2O + 4e-= 4OH-正极： O2 + 4e-= 2O 2-教学设计教 教 教学活 动学 学 教师活动学生活动设计内 环意图容 节复 【设问】 电池工作时，能将化学能转变为电习能，应用什么化学反应原理？回答检查学生原 知 【思考交流】对已学知电 识 1. 原电池的电极名称？识的掌握池 回 2. 原电池的电极反应类型？同学间交流 情况，为 的 顾3. 氧化还原的特征？ 讨论，然后 “燃料电知 4. 氧化还原的本质？ 回答问题池”的学习识5. 原电池的电子流向？作铺垫【展示图片】观察图片。
分析原电 池的工作 原理，加深学生对原 液 【提出问题】电池知识 态 类 1. 液态指的是什么？的巩固和燃 比 2. 这两种燃料电池的电极材料是什么？ 思考、分析、理 运用料 分 3. 通氢气 . 氧气 电极都是什么极？解。
高中化学选修四燃料电池ppt课件
如甲烷燃料电池 酸性电解质中2O； 碱性电解质中生成CO32-离子和H2O，
即CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O。
完整编辑ppt
5
第一步，先写出燃料电池的总反应方程式；
燃料 种类
H2 CH4 CO
H2S
CH3OH
CH3CH2OH
电解质溶液 的酸碱性
⑷电解质为固体电解质（如固体氧化锆—氧化钇） 该固体电解质在高温下可允许O2-离子在其间通过，故其
正极反应式应为 O2＋4e-=2O2-。
完整编辑ppt
9
第三步，在电子守恒的基础上用燃料电池的
总反应式减去正极反应式即得到负极反应式。
减去正 例如：甲极 物烷反氧燃应气料电池的电解质溶液为KOH溶液
总反应式： CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O
完整编辑ppt
15
完整编辑ppt
14
例5、我国首创以铝–空气–海水电池作为能源的新型 海水标志灯，以海水为电解质，靠空气中的氧气使铝
不断被氧化而产生电流。只要把灯放入海水中数分钟，
就会发出耀眼的白光。
电源负极材料为：铝；
电源正极材料为：石墨、铂网等能导电的惰性材料。 负极的电极反应式为： 4Al－12e－= 4A；l3+ 正极的电极反应式为： 3O2+6H2O+12e－。=12OH－ 总 说反明应:铝式板为要：及时4A更l+换3O, 2+6H2O = 4Al。(OH)3 铂做成网状是为了 增大与氧气的接触. 面积
法正确的是
B、C
1. A. 在熔融电解质中，O2-由负极移向正极
2. B. 电池的总反应是：2C4H10＋13O2 = 8CO2＋10H2O 3. C. 通入空气的一极是正极，
即CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O。
完整编辑ppt
5
第一步，先写出燃料电池的总反应方程式；
燃料 种类
H2 CH4 CO
H2S
CH3OH
CH3CH2OH
电解质溶液 的酸碱性
⑷电解质为固体电解质（如固体氧化锆—氧化钇） 该固体电解质在高温下可允许O2-离子在其间通过，故其
正极反应式应为 O2＋4e-=2O2-。
完整编辑ppt
9
第三步，在电子守恒的基础上用燃料电池的
总反应式减去正极反应式即得到负极反应式。
减去正 例如：甲极 物烷反氧燃应气料电池的电解质溶液为KOH溶液
总反应式： CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O
完整编辑ppt
15
完整编辑ppt
14
例5、我国首创以铝–空气–海水电池作为能源的新型 海水标志灯，以海水为电解质，靠空气中的氧气使铝
不断被氧化而产生电流。只要把灯放入海水中数分钟，
就会发出耀眼的白光。
电源负极材料为：铝；
电源正极材料为：石墨、铂网等能导电的惰性材料。 负极的电极反应式为： 4Al－12e－= 4A；l3+ 正极的电极反应式为： 3O2+6H2O+12e－。=12OH－ 总 说反明应:铝式板为要：及时4A更l+换3O, 2+6H2O = 4Al。(OH)3 铂做成网状是为了 增大与氧气的接触. 面积
法正确的是
B、C
1. A. 在熔融电解质中，O2-由负极移向正极
2. B. 电池的总反应是：2C4H10＋13O2 = 8CO2＋10H2O 3. C. 通入空气的一极是正极，
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
时间：10 min
知识巩固： 完成学案跟踪练习<2&掌握不 同条件下氢氧燃料电池中的电极反应。
1、完成学案第三部分表格 5 min
不同条件下氢氧燃料电池的电极反应
电解质 电池反应： 2H2 +O2 = 2H2O
酸性
负极 正极
2H2 − 4e− = 4H+ O2 + 4H+ + 4e−= 2H2O
专题 燃料电池
学习目标： 1、掌握燃料电池的工作原理 2、能够正确书写燃料电池的电极反应式
以氢氧燃料电池为例来说明燃料电池 的工作原理。阅读课本P25页， 1、完成学案1、2部分 2、完成 <跟踪练习1>
5 min
氢氧燃料电池的工作原理
A
负极：
e-
2H2-4e- + 4OH−= 4H2O
e-
正极： O2+ 4e- +2H2O = 4OH−
氢气
负
正
极 KOH溶液 极
氧气
多孔石墨电极材料
电池反应： 2H2 +O2 = 2H2O
装置优点
装置美观，成本低; 高效； 安全（无腐蚀）； 操作简单，现象明显; 无污染，可重复使用。
实验注意事项：
1、接线正确：红接红，黑接黑。 2、节约使用试剂。 3、及时记录实验现象。 4、注意组内分工合作。
中性
负极 正极
2H2 − 4e−= 4H+ O2 + 2H2O + 4e−= 4OH−
碱性
负极 正极
2H2 + 4OH− − 4e−=4H2O O2 + 2H2O + 4e−= 4OH−
不同条件下氢氧燃料电池的电极反应
介质
电池反应： 2H2 +O2 = 2H2O
固体氧化物 （如固体氧化 锆-氧化钇）
负极 正极
2H2 +2O2－− 4e− = 2H2O O2 + 4e−= 2O2－
熔融碳酸盐 负极 （如Li2 CO3和 Na2 CO3熔融盐
混合物） 正极
2H2+ 2CO32− −4e− =2CO2+2H2O O2 +2CO2 + 4e− = 2CO32−
知识拓展
常见的燃料电池（电解质均为KOH溶液）
名称
电极反应及总反应
正极：
甲烷燃料 电池
负极：
总反应：
正极： 甲醇燃料 负极：
电池 总反应：
正极： 肼燃料电 负极：
池 总反应：
使用氢氧燃料电池动力的法国产标致汽车
课后作业
查阅资料，整理生活中常见的环保 节能产品。
知识巩固： 完成学案跟踪练习<2&掌握不 同条件下氢氧燃料电池中的电极反应。
1、完成学案第三部分表格 5 min
不同条件下氢氧燃料电池的电极反应
电解质 电池反应： 2H2 +O2 = 2H2O
酸性
负极 正极
2H2 − 4e− = 4H+ O2 + 4H+ + 4e−= 2H2O
专题 燃料电池
学习目标： 1、掌握燃料电池的工作原理 2、能够正确书写燃料电池的电极反应式
以氢氧燃料电池为例来说明燃料电池 的工作原理。阅读课本P25页， 1、完成学案1、2部分 2、完成 <跟踪练习1>
5 min
氢氧燃料电池的工作原理
A
负极：
e-
2H2-4e- + 4OH−= 4H2O
e-
正极： O2+ 4e- +2H2O = 4OH−
氢气
负
正
极 KOH溶液 极
氧气
多孔石墨电极材料
电池反应： 2H2 +O2 = 2H2O
装置优点
装置美观，成本低; 高效； 安全（无腐蚀）； 操作简单，现象明显; 无污染，可重复使用。
实验注意事项：
1、接线正确：红接红，黑接黑。 2、节约使用试剂。 3、及时记录实验现象。 4、注意组内分工合作。
中性
负极 正极
2H2 − 4e−= 4H+ O2 + 2H2O + 4e−= 4OH−
碱性
负极 正极
2H2 + 4OH− − 4e−=4H2O O2 + 2H2O + 4e−= 4OH−
不同条件下氢氧燃料电池的电极反应
介质
电池反应： 2H2 +O2 = 2H2O
固体氧化物 （如固体氧化 锆-氧化钇）
负极 正极
2H2 +2O2－− 4e− = 2H2O O2 + 4e−= 2O2－
熔融碳酸盐 负极 （如Li2 CO3和 Na2 CO3熔融盐
混合物） 正极
2H2+ 2CO32− −4e− =2CO2+2H2O O2 +2CO2 + 4e− = 2CO32−
知识拓展
常见的燃料电池（电解质均为KOH溶液）
名称
电极反应及总反应
正极：
甲烷燃料 电池
负极：
总反应：
正极： 甲醇燃料 负极：
电池 总反应：
正极： 肼燃料电 负极：
池 总反应：
使用氢氧燃料电池动力的法国产标致汽车
课后作业
查阅资料，整理生活中常见的环保 节能产品。